Trabajo Practico N°8

Trabajo Practico N° 8

Para el siguiente amplificador en simetría complementaria, sabiendo que la fuente de alimentación Vcc=50V. Vee=50V, y el resto de los componentes RG=600ohm, R1=10kohm, R2=47kohm, RL=8ohm, Q1=MDJ243, Q2=MJD253, D1=D2=1N4001, C1= 1uF.

Calcular:

a) La potencia de salida teniendo en cuenta que V1=18vp, F=1Khz.
PL = 1/2 . ((Vo eficaz) ^2 / RL)
PL = 12.25 W

Potencia medida en el circuito:

PL = 34,14 W

La potencia de salida entregada a la carga es de 12,25 Watts (calculada) y la medida es 34,14 W.

b) Máxima potencia disipada por los transistores.
PDmax = (2 . Vcc^2) / (3.14^2 . RL)

Pdmáx = 63,32 W

La máxima potencia que pueden disipar ambos transistores es de 63,32 Watts.

c) Análisis en continua del circuito.

Ic = Vcc * Rc
Ic = 3,63 mA
Vce = Vcc - Ic Rc
Vce = 36,9 V

d) Potencia suministrada por la fuente.
PS = (2 / 3.14) . (Vo eficaz / RL) . VCC

Pcc = 55,7 W

La potencia total suministrada por la fuente es de 55,7 Watts.

e) Rendimiento teórico y real.

ŋ = 0,22 x 100
ŋ = 22 %

El rendimiento real de este circuito es del 22 %. El valor teórico máximo es de 78 % aprox.

Actividad 2

2) El siguiente circuito representa un amplificador de potencia en simetría complementaria, y al cual estudiaremos su comportamiento utilizando el programa Multisim.

A continuación se dará una guía detallada del procedimiento de ensayo, como así también las mediciones que se deberán obtener.
Dibuje el circuito de la figura teniendo en cuenta que el interruptor J1 esté abierto, la señal de entrada deberá ser senoidal con Vi=50mV y frecuencia 1000Hz, el potenciómetro de entrada puesto a mínimo(a masa) la tensión de la fuente de alimentación Vcc=0V

a) Cierre el interruptor comience a aumentar la tensión de alimentación hasta que los amperímetros indiquen una Ie de 220mA. Verifique que la tensión de alimentación en este caso debería ser Vcc=20v.

B) Conecte un osciloscopio en RL y aumente el nivel de señal de entrada accionado la tecla de control sobre el pote de manera que a la salida haya máxima excursión de señal sin deformación. Atención si la señal de salida muestra evidencia de una distorsión de cruce, aumente poco a poco la tensión de alimentación Vcc hasta que desaparezca la distorsión.

c) Determine los valores del punto de funcionamiento estático en todos los transistores.

Transistor T1:
Icq = 6 pA = 0 A
Vceq = 0,05 mV = 0 V

Transistores T2 y T3:
De esta manera se miden T2 y T3

Ie2 = 13 nA = 0 A
Ie3 = 5 nA = 0A
Vce = 0,281 V


d) Calcule la disipación térmica de los transistores. Potencia necesaria:

Pdmax= 2/pi2. Vcc2 /Rl = 0.4 PL
siendo que PL = 28.6 mW
Pdmax = 11,44 mW

Potencia que soportan los transistores:


PDmax = TJ – TA /Rtja

Pdmax = 576,9 mW

Los transistores no requieren disipadores.


e) Realice la medición del rendimiento de potencia de la etapa

 n = pi /4 . Vo/Vcc

n = 0,05
n = 5,26 %



F) Realice el análisis de la respuesta en frecuencia del sistema

G) Realice el análisis de la distorsión armónica.

h) Partiendo de las mediciones y cálculos de los parámetros determinados en el circuito elabore una tabla de todas las características técnicas de la etapa

Trabajo Practico N°6

Trabajo Practico N°7 Amplificadores De potencia en Clase A

1) Determinar el disipador adecuado para que el transistor BD135 pueda disipar 5 W sin sufrir desbocamiento térmico.

TJ = 150°
Ta = 50°c
RTJC = 3°C/W
RTCD = 1,5°C/W
Pd = 5W
RTDA = ((TJ - TA) / PD) RTJC -RTCD = ((150 - 50)°C / 5W) - 3 - 1.5 °C/W
RTDA = ((TJ - TA) / PD) RTJC -RTCD = ((150 - 50)°C / 5W) - 3 - 1.5 °C/W
RTDA = (20 -3 - 1.5) °C/W = 15,5 °C/W

2)Calcular la máxima potencia que pueda disispar el transistor TIP41, si utilizamos un disipador con una Rtda = 50 °C.

.
Datos y resolución
TJ = 150°
Ta = 50°c
RTJC = 4.5°C/W
RTCD = 1.3°C/W
RTDA = 50°C/W

PD = (TJ - TA) / (RTDA + RTJC + RTCD) = (150 - 50) / (50 + 4.2 + 1.3) = 100/54 W

PD = 1.83 W
TJ = 150°
Ta = 50°c
RTJC = 4.5°C/W
RTCD = 1.3°C/W
RTDA = 50°C/W
PD = (TJ - TA) / (RTDA + RTJC + RTCD) = (150 - 50) / (50 + 4.2 + 1.3) = 100/54 W

PD = 1.83 W
PD = (TJ - TA) / (RTDA + RTJC + RTCD) = (150 - 50) / (50 + 4.2 + 1.3) = 100/54 W
PD = 1.83 W
PD = 1.83 W
Respuesta:
TJ = 150°
PD = (TJ - TA) / ( RTDA + RTJC + RTCD) = (150 - 50) / (30 + 15 + 1.5) = 100 / 46.5 W
RTDA = 4.8°C/W

6)Calcular la máxima potencia que puede disipar un transistor 2N1711 a una temperatura ambiente de 40 °C suponiendo que el montaje del mismo se realizó:

PD = (TJ - TA) / RTJA = (175 - 40) / 220 = 135 / 220 =
PD = 614 mW
RTJC = 60° C/W

Respuesta :

3)Determinar el disipador adecuado para que el transistor TIP107 pueda disipar 10 W sin sufrir desbocamiento térmico.

TJ = 150°

Ta = 50°c

RTJC = 1.5°C/W

RTCD = 1.3°C/W

PD = 10 W

RTDA = ((TJ - TA) / PD) - RTJC - RTCD = ((150° - 50)°C / 10W) - 1.5 - 1.3 =>

(100 / 10 - 2.8)°C/W

RTDA = 7.2 °C/W

4)Calcular la máxima potencia que pueda disipar el transistor BD136, si utilizamos un disipador con una Rtda = 30 °C/W.

 Datos y resolución

TA = 50°c

RTJC = 4.5°C/W

RTCD = 1.3°C/W

RTDA = 50°C/W

PD = 2.15 W

5)Un amplificador de potencia tiene oomo transistor de salida un 2N3055. Calcular la resistencia térmica del disipador, sabiendo que dicho transistor tiene que disipar 25 W y que por problemas de diseño no puede superar el mismo 80 mm de longitud por necesidades de montaje.

Datos y resolución

TJ = 200°

TA = 50°c

RTJC = 0.8°C/W

RTCD = 0.4°C/w

PD = 25 W

RTDA = ((TJ - TA) / PD) - RTJA - RTCD = (150/25 - 0.8 - 0.4)° C/W = (6 - 0.8 - 0.4)°C/W

Modelo del disipador utlizado: 6325    ZD - 9

RTDA = 3.8°C/W

a) Sin disipador

b) Con un disipador que tiene Rtda = 1,5 °C/W.

Respuesta a):

TJ = 175°

TA = 40°c

RTJA = 220°C/W

Respuesta b):

RTCD = 1 °C/W

RTDA =  1.5 °C/W

PD = (TJ - TA) / (RTDA + RTJC + RTCD) = (175 - 40) / (1.5 + 60 + 1) = 135 / 62.5 W

PD = 2.13 W

7) Un amplificador clase A, cuyo circuito se indica a continuación.

Utilizando el software aplicado se le determinara las principales características: La impedancia de entrada y de salida, la ganancia de tension y de potencia, el ancho de banda y la distorsión.

a) Calcular la impedancia de salida

La impedancia de salida en este circuito es de 1k5 sin que recorte la señal, obteniedo asi la maxima amplificacion posible

b) Calcular la impedancia de entrada.

Repetimos todos los pasos anteriores, tomamos nota de la tensión de salida, desconectando el potenciómetro.

La impedancia de salida en este circuito es de 4k3 sin que recorte la señal, obteniedo asi la maxima amplificacion posible

c) Medición de la ganancia de tensión del amplificador.

Rojo: Entrada

Amarillo: Salida

Vop = 1.2 Vp 

Vorms = Vop / 1.41 = 12Vp / 1.41 = 0.85 Vrms

Vip = 0.95 Vp

Virms = Vip / 1.41 = 0.95Vp / 1.41 = 0.67 Vrms

Entrada

dBm = 20 log 0.67 / 0.775 + 10 log 600 / 4300

dBm = -1.26 + (- 8.55)

dBm1 = - 9.82

Salida

dBm = 20 log 0.85 / 0.775 + 10 log 600 / 1500

dBm = 0.8 + (- 3.98)

dBm2 = - 3.17

G = dBm2 - dBm1 => - 3.17 - (- 9.82) = 6.65 dB

d)Medición de la potencia de salida del amplificador.

e)Ensayo de la respuesta en frecuencia del amplificador:

Frecuencia de corte superior

Frecuencia de corte superior: 97.2087 KHz

Caida a 3 dB: -0.6

Ganancia dentro del ancho de banda: 2.4177

Frecuencia de corte Inferior

Frecuencia de corte superior: 46.9257 Hz

Caida a 3 dB: -0.6

Ganancia dentro del ancho de banda: 2.4177

Cambio de fase:

Frecuencia de corte inferior: 46.9257

Frecuencia de corte superior: 96.8770 KHz

f) Determinación de la distorsión por diversos métodos.

Cuadro de espesificaciones:

g) Partiendo de las mediciones y cálculos de los parámetros determinados en el circuito elabore una tabla de todas las características técnicas de la etapa.

 Trabajo Practico N° 4

Amplificador Operacional Integrador y Derivador

1) Determinación de la respuesta en frecuencia para un circuito integrador con amplificador operacional inversor.

a) Dibujar el circuito de la figura 1 utilizando software aplicado.

b) Mediante la utilizacion del "Bode Plotter" graficar la respuesta en frecuencia de Magnitud, para un rango de 1hz a 100KHz. Seleccione la escala vertical de la ganacia desde 0dB a 30dB. 

c) Determinar la frecuencia de corte y el ancho de anda(marcar dichos valores en la curva de respuesta en frecuencia)

Fcs =158,731Hz
BW = 158,731Hz

d) Mediante la utilización del "Bode Plotter" graficar la respuesta en frecuencia de Fase, para un rango de 1Hz a 100KHz. Seleccione la escala lineal del angulo de la fase desde 90° a 180°.

e) Determinar el valor de la fase a la frecuencia de corte a 100Hz, a 1Khz, y a 5Khz.

100Hz

1KHz

5KHz

Fcs

f) Calcular analíticamente la expresion de la transferencia de tension en el circuito integrador practico. ¿Cual es el comportamiento de este circuito en función de la frecuencia ?

T(s)=R3/R2          
         1+SC1.R3

2) Analisis del comportamiento del circuito integradir con diferentes funciones en el dominio del tiempo.

a) Dibujar el cirucito de la figura 2 utilizando software aplicado.

b) Aplicar una señal de onda cuadrada con el generador de funciones de 100hz y una amplitud de 1Vp. Observar las formas de onda de entrada y salida con el osciloscopio. Graficar la señal de entrada en el Canal A y compararla con la señal de salida en el Canal B, hacer comentarios.
Indique las escalas del osciloscopio

c) Repetir las mediciones del punto b) con una onda cuadrada de 1Khz y 5Khz y graficar las formas de onda.

1KHz

5KHz

d) Repetir las mediciones del punto b) con una onda triangular de 1Khz y 5Khz y graficar las formas de onda.

1KHz

5KHz

e) Indique los rangos en que el circuito integra y marquelos en la curva de respuesta en frecuencia.

3) Determinación de la respuesta en frecuencia para un circuito derivador con amplificador operacional inversor:

a) Dibujar el circuito de la figura 3 utilizando software aplicado.

b) Mediante la utilizacion del "Bode Potter" graficar la respuesta en frecuencia de Magnitud, para un rango de hz a 20Khz. Seleccione la escala vertical de la ganacia desde 0dB a 50dB.

d) Mediante la utilizacion del "Bode Potter" graficar la respuesta en frecuencia de Fase, para un rango de 1hz a 20khz. Seleccione la escala lineal del angulo de la fase desde 0° a -180°.

e) Determinar el valor de la fase a la frecuencia de corte a 100Hz, a 1Khz, y a 5Khz.

100Hz

1KHz

5KHz

f) Calcular analiicamente la expresion de la transferencia de tension en el circuito integrador practico. ¿Cual es el comportamiento de este circuito en función de la frecuencia ?

T(s)=R3.SC1     
         1+SC1.R1

4) Analisis del comportamiento del circuito derivador con diferentes funciones en el dominio del tiempo.

a) Dibujar el circuito de la fugara 4 utilizando software aplicado.

b) Aplicar una señal de onda cuadrada con el generador de funciones de 100hz y una amplitud de 1Vp. Observar las formas de onda de entrada y salida con el osciloscopio. Graficar la señal de entrada en el Canal A y compararla con la señal de salida en el Canal B, hacer comentarios.
Indique las escalas del osciloscopio

c) Repetir las mediciones del punto b) con una onda cuadrada de 1Khz y 5Khz y graficar las formas de onda.

1KHz

5KHz

d) Repetir las mediciones del punto b) con una onda triangular de 1Khz y 5Khz y graficar las formas de onda.

1KHz

5KHz

f) Redacte las conclusiones finales del presente trabajo practico.

En este trabajo practico aprendimos a determinar la respuesta en frecuencia de los Amplificadores integrador y derivador, y a utilizar el Bode Plotter.

Trabajo Practico N°5 Aplicaciones no lineales de los amplificadores operacionales

1.
En el limitador representado en la Figura 1 los diodos zeners son identicos (02dz4.7)
Si Vi es una señal triangular de 5vp 100 Hz

a)Dibujar el circuito en Multisim

b)Hacer la descripcion del funcionamiento del circuito

Esta configuracion , corresponde a una configuracion de un amplificador operacional inversor que posee dos diodos en anti serie ,, El analisis se hace de la siguiente manera: Poniendo la pila en forma de representar el semiciclo negativo y poniendola inversamente representando el positivo ,
Midiendo con la pila Puesta Normal mente ( Semiciclo positivo)

En el circuito dado , con la pila puesta de manera normal , representando el semiciclo Negativo en el diodo D1 se ponaliza de  manera inversa y  El diodo D2 se polariza de manera directa 

Por lo tanto En la salida El potencial es mas positivo 

4.7+0.7= 5.4

Con la pila puesta de manera inversa (Semiciclo  Negativo)

En este caso poniendo la pila de manera inversa (representando el semiciclo Positivo) , El diodo D1 ,Se polariza en directa y El diodo D2 se polariza de manera inversa y la tension entre la salida y el terminal inversor es de

-4.7-0.7= -5.4

d) Representar la señal de salida vo(t)

2) En el siguiente circuito recortador de la figura 2 los diodos son identicos y de silicio 1N914

a)Hacer una descripcion del funcionamiento del circuito :

La corriente circula por la R1 y pasa por el nodo de la tierra virtual , en ese caso el emiciclo positivo entra , polarizando en inversa el diodo 1 y en inversa el diodo 2 , cuando pasa el emiciclo negativo del diodo 1 queda en directa y el diodio dos queda tambien en directa, El diodo que este en directa va a ser por el cual 

circule la mayor intesidad de corriente  ,pasando muy poca por R2 , En la salida pasa por r3 y caen en la masa , 

b)Simular el circuito en Multisim

Semiciclo positivo De la entrada

                                                        Semiciclo Negativo de la entrada

c)Representar Vo(t)

3)El circuito de la figura 3 representa un circuito amplificador Limitador 

a) Dibujar el circuito esquematico con valores comerciales

b)Simular el circuito en multisim

c)Observar los cambios de la señal de salida cuando se produce una variacion en lastensiones de referencia mediante los potenciometros R8 y R9 de 1 de 1kohm

Potenciometros al 0%

Potenciometros al 100%

d)Hacer una descripcion del funcionamiento del circuito

Nos encontramos con operacional configurado de manera inversora, con una particularidad, tiene un puente rectificador en su salida, conectado a dos potenciómetros, que varían la tensión aplicada al mismo. El operacional, conectado luego del inversor, es un buffer, que es utilizado para separar etapas.

4)Se desea Implementar un rectificador de precision de manera con una señal de control podamos seleccionar que sea positivo o negativo 

a) Dibujar el circuito esquematico con valores comerciales

b)Simular el circuito en MULTISIM

c)Hacer una descripcion del funcionamiento del circuito

d)Los calculos de diseño con la funcion de transferencia de cada etapa del circuito

Trabajo Practico 3 Parte 3

3) Finalmente en esta tercera parte del practico, analizaremos el comportamiento en al máxima velocidad de respuesta de diferentes circuitos de amplificadores operacionales.

a) Dibujar el circuito de la figura utilizando software aplicado.

b) Aplicar a la entrada del circuito con el amplificador operacional LM 741 una señal cuadrada con un generador de reloj de 1 Vp frecuencia de 10 K Hz y un ciclo de actividad del 50 %

c) Verificar prácticamente realizando una simulación con software aplicado, el valor de la tensión a al salida del sistema, y calcular el valor de la velocidad maxima de cambio llamada slew rate.

LM741  

d) Repetir el punto anterior para los siguientes amplificadores, AD8551, M1458, TL081


AD8551

MC1458

TL081 

El slew rate es el rango de cambio max de Vo, para las señales de entrada y se calcula :

Sr= dVO/dt | 

                             | max

dV = dy            dt= dx

e) Con los valores medidos complete la siguiente tabla, y compare con los valores dados por los fabricantes

f) Redacte las conclusiones finales del trabajo practico.